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在金属腐蚀与微生物感染问题严峻的当下，研究人员针对硫代氨基脲配体（HL）及相关金属配合物展开研究。通过电化学测量、抗菌测试等，发现 HL 对铜在 1M HCl 溶液中抑制效率高，部分配合物抗菌效果良好。该研究为金属防护和抗菌领域提供新思路。
金属，作为现代生活中不可或缺的材料，广泛应用于各个领域。就拿铜来说，它凭借着良好的导电性、美观的色泽以及不错的加工性能，在电气、建筑、艺术等诸多方面都有着重要的地位。然而，金属腐蚀这一 “顽疾” 却时刻威胁着金属的性能和使用寿命。当金属暴露在腐蚀性环境中，如含有盐酸的溶液里，就会发生腐蚀反应，导致金属被消耗、性能下降，这不仅造成了资源的浪费，还带来了巨大的经济损失。与此同时，微生物感染也是一个不容忽视的问题，细菌的肆虐给人类健康带来了严重的挑战。在这样的背景下，寻找一种既能有效抑制金属腐蚀，又具有抗菌性能的物质，成为了科研人员亟待解决的重要课题。
为了攻克这两大难题，来自埃及国家研究中心（National Research Centre）的研究人员 Howida S. Mandour、Lobna A. Khorshed、Amr M. Abdou 和 Basma Ghazal 展开了深入研究。他们将目光聚焦在硫代氨基脲配体（HL）及其镍（Ni(II)）、钴（Co(II)）、镉（Cd(II)）金属配合物上，致力于探索它们在金属防腐和抗菌方面的性能。经过一系列严谨的实验和分析，研究人员取得了令人瞩目的成果。该研究成果发表在《Scientific Reports》上，为金属防护和抗菌领域提供了新的方向和理论依据。
在研究过程中，研究人员运用了多种关键技术方法。在电化学性能研究方面，采用开路电位（OCP）、动电位极化（PDP）、电化学阻抗谱（EIS）以及循环伏安法等电化学手段，对配体和金属配合物进行测试。在抗菌性能研究上，利用纸片扩散法对多种细菌进行抗菌活性测试。同时，借助扫描电子显微镜（SEM）和能量色散 X 射线光谱（EDX）分析样品表面形态和成分。此外，还运用密度泛函理论（DFT）和分子对接等计算方法，从理论层面深入探究分子间的相互作用。
腐蚀测量结果
研究人员首先对铜在 1M HCl 溶液中的腐蚀情况进行研究。开路电位（OCP）测试表明，加入抑制剂（HL）后，铜表面的开路电位向正方向移动，这意味着抑制剂分子在铜表面发生吸附，形成了保护膜，有效阻挡了氯离子的侵蚀。动电位极化（PDP）研究发现，添加不同浓度的硫代氨基脲配体（HL）会影响铜在 1M HCl 溶液中的腐蚀机制，抑制氢的析出和金属的溶解反应。在浓度为1×10?7M时，铜样品的腐蚀速率最低，抑制效率高达 94.66%，此时的 HL 被认为是最佳浓度。电化学阻抗谱（EIS）测试显示，加入抑制剂后，铜表面形成的保护膜增加了电荷转移电阻，抑制了腐蚀过程，在1×10?7M浓度下，电荷转移电阻达到最高值，抑制效率为 92.93% 。
循环伏安法研究结果
循环伏安法研究表明，配体（HL）存在两个氧化峰和一个还原峰，分别对应胺基和亚甲胺或硫酮基团的氧化还原反应。Ni(II)配合物有一个氧化峰和一个还原峰，分别对应 Ni(II)到 Ni(III)的氧化以及 Ni(III)到 Ni(II)的还原。Co(II)配合物有两个氧化峰和三个还原峰，分别与胺基、Co(II)到 Co(III)的氧化以及相关基团的还原有关。Cd(II)配合物有一个氧化峰和两个还原峰，涉及镉金属的氧化还原以及亚甲胺或硫酮基团的还原。通过改变扫描速率发现，配体（HL）和金属配合物的氧化还原过程为准可逆反应，且反应受扩散控制。
抗菌研究结果
抗菌研究显示，所制备的化合物对不同细菌的抗菌活性存在差异。Co(II)和 Cd(II)配合物对肺炎链球菌（S. pneumonia）、鼠伤寒沙门氏菌（S. Typhimurium）和大肠杆菌（E. coli）表现出较好的抗菌活性，但所有化合物对金黄色葡萄球菌（S. aureus）均无抗菌活性。
表面表征结果
扫描电子显微镜（SEM）和能量色散 X 射线光谱（EDX）分析结果表明，添加抑制剂（HL）后，铜表面形成了保护膜，有效改善了铜金属对腐蚀性介质的抑制效果。EDX 分析显示，抑制剂分子吸附在铜表面，导致氮和硫峰出现，而氯离子峰消失，进一步证实了保护膜的形成。
DFT 分析结果
密度泛函理论（DFT）分析表明，配体（HL）和 Cd(II)配合物的带隙最低，具有较高的生物活性。分子轨道分析显示，HOMO 和 LUMO 的分布情况与化合物的生物活性相关，金属的加入会影响配体的能级。
分子对接研究结果
分子对接研究发现，配体（HL）和 Ni(II)配合物在蛋白质活性位点具有较高的相互作用潜力和较低的对接能量。配体（HL）与活性位点残基形成三个氢键，而 Co(II)和 Cd(II)配合物分别与相应残基形成一个氢键，这些相互作用有助于提高合成配体的抑制效率。
综上所述，该研究成功地证明了硫代氨基脲配体（HL）可作为一种新型的金属腐蚀抑制剂，在盐酸等腐蚀性介质中对铜金属具有良好的保护作用。同时，HL 及其金属配合物在抗菌方面也展现出一定的潜力，特别是 Co(II)和 Cd(II)配合物对部分细菌表现出较好的抗菌活性。通过 DFT 分析和分子对接研究，从理论层面深入解释了化合物的电子性质和抗菌作用机制。这些研究成果为金属防护和抗菌领域提供了新的材料选择和理论依据，有望推动相关领域的进一步发展，在实际应用中具有重要的指导意义，例如在金属材料的防腐处理以及新型抗菌药物的研发等方面，都可能发挥积极的作用。
